JPH07286528A - タービンロータ軸の電子ビーム接合方法 - Google Patents
タービンロータ軸の電子ビーム接合方法Info
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- JPH07286528A JPH07286528A JP8039394A JP8039394A JPH07286528A JP H07286528 A JPH07286528 A JP H07286528A JP 8039394 A JP8039394 A JP 8039394A JP 8039394 A JP8039394 A JP 8039394A JP H07286528 A JPH07286528 A JP H07286528A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子ビーム溶接するにおいて作業工数を大巾
に低減できるタービンロータ軸の電子ビーム接合方法及
びその装置を提供する。 【構成】 耐熱金属で形成されたタービン翼車２とロー
タ軸３とを接続する方法において、タービン翼車２とロ
ータ軸３とを接合しながら回転させ、その接合部１３に
電子ビームＥＢを照射して溶接した後、電子ビームＥＢ
を、接合部１３よりロータ軸３側に所定の幅走査しなが
ら照射して接合部１３近傍のロータ軸３を焼戻すことを
特徴としている。
に低減できるタービンロータ軸の電子ビーム接合方法及
びその装置を提供する。 【構成】 耐熱金属で形成されたタービン翼車２とロー
タ軸３とを接続する方法において、タービン翼車２とロ
ータ軸３とを接合しながら回転させ、その接合部１３に
電子ビームＥＢを照射して溶接した後、電子ビームＥＢ
を、接合部１３よりロータ軸３側に所定の幅走査しなが
ら照射して接合部１３近傍のロータ軸３を焼戻すことを
特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、過給機のタービンロー
タ軸の電子ビーム接合方法に関するものである。
タ軸の電子ビーム接合方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】過給機のタービンは、高温排ガスで回転
されるため、タービン翼車はインコネルなどの耐熱性、
耐酸化性に優れた材料で形成され、ロータ軸はＳＣＭな
どのクロム鋼で形成され、そのタービン翼車とロータ軸
とが溶接接合される。
されるため、タービン翼車はインコネルなどの耐熱性、
耐酸化性に優れた材料で形成され、ロータ軸はＳＣＭな
どのクロム鋼で形成され、そのタービン翼車とロータ軸
とが溶接接合される。
【０００３】従来この溶接接合には、溶接部以外に熱的
影響を及ぼすことがないように摩擦溶接で接合すること
が行われている。
影響を及ぼすことがないように摩擦溶接で接合すること
が行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この摩擦溶接は、接合
するタービン翼車とロータ軸とを加圧した状態で相対回
転させるため、タービン翼車とロータ軸とをそれぞれ強
固に支持する必要があり、連続的に溶接することが困難
である。
するタービン翼車とロータ軸とを加圧した状態で相対回
転させるため、タービン翼車とロータ軸とをそれぞれ強
固に支持する必要があり、連続的に溶接することが困難
である。
【０００５】また、最近金属同士を電子ビーム溶接（Ｅ
ＢＷ）することがなされており、この電子ビーム溶接で
タービン翼車とロータ軸とを接合に適用すると、連続的
に溶接することが可能となる。しかし、この電子ビーム
溶接でタービン翼車とロータ軸とを接合する場合、熱影
響部が焼き入れ状態となり硬化してしまう問題がある。
すなわち、タービン翼車とロータ軸のように両者間に熱
容量差が大きいと硬化が激しくなり、ロータ軸側の硬度
が高くなり、靭性が低下し、硬化部が原因となって疲労
強度の低下、使用中の再熱割れなどの不具合を引き起こ
す。この対策として、電子ビーム溶接後に熱処理炉に投
入して焼戻し処理することが必要となり、作業工数が多
くなってしまう。
ＢＷ）することがなされており、この電子ビーム溶接で
タービン翼車とロータ軸とを接合に適用すると、連続的
に溶接することが可能となる。しかし、この電子ビーム
溶接でタービン翼車とロータ軸とを接合する場合、熱影
響部が焼き入れ状態となり硬化してしまう問題がある。
すなわち、タービン翼車とロータ軸のように両者間に熱
容量差が大きいと硬化が激しくなり、ロータ軸側の硬度
が高くなり、靭性が低下し、硬化部が原因となって疲労
強度の低下、使用中の再熱割れなどの不具合を引き起こ
す。この対策として、電子ビーム溶接後に熱処理炉に投
入して焼戻し処理することが必要となり、作業工数が多
くなってしまう。
【０００６】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、電子ビーム溶接するにおいて作業工数を大巾に低減
できるタービンロータ軸の電子ビーム接合方法及びその
装置を提供することにある。
し、電子ビーム溶接するにおいて作業工数を大巾に低減
できるタービンロータ軸の電子ビーム接合方法及びその
装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、耐熱金属で形成されたタービン翼車とロー
タ軸とを接続する方法において、タービン翼車とロータ
軸とを接合しながら回転させ、その接合部に電子ビーム
を照射して溶接した後、電子ビームを、接合部よりロー
タ軸側に所定の幅走査しながら照射して接合部近傍のロ
ータ軸を焼戻す接合方法である。
に本発明は、耐熱金属で形成されたタービン翼車とロー
タ軸とを接続する方法において、タービン翼車とロータ
軸とを接合しながら回転させ、その接合部に電子ビーム
を照射して溶接した後、電子ビームを、接合部よりロー
タ軸側に所定の幅走査しながら照射して接合部近傍のロ
ータ軸を焼戻す接合方法である。
【０００８】
【作用】上記構成によれば、接合部を電子ビーム溶接す
るにあたり、接合部に電子ビームを照射して溶接した
後、熱影響で硬くなった接合部の軸側近傍に電子ビーム
を走査して照射することで焼戻しすることが可能とな
り、これにより作業工数を大巾に削減し、しかも連続的
に溶接処理することが可能となる。
るにあたり、接合部に電子ビームを照射して溶接した
後、熱影響で硬くなった接合部の軸側近傍に電子ビーム
を走査して照射することで焼戻しすることが可能とな
り、これにより作業工数を大巾に削減し、しかも連続的
に溶接処理することが可能となる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【００１０】先ず図１により本発明の電子ビーム接合方
法の概略を説明する。
法の概略を説明する。
【００１１】図１において、１は溶接作業を行うための
真空チャンバーで、その真空チャンバー１内にタービン
翼車２とロータ軸３とが嵌め合わされたワーク４として
収容される。このワーク４は、真空チャンバー１に収容
された状態で、ワーク回転手段５により回転自在に保持
される。
真空チャンバーで、その真空チャンバー１内にタービン
翼車２とロータ軸３とが嵌め合わされたワーク４として
収容される。このワーク４は、真空チャンバー１に収容
された状態で、ワーク回転手段５により回転自在に保持
される。
【００１２】このワーク回転手段５は、真空チャンバー
１の下端の開口部を覆う昇降手段６の蓋体７上に設けら
れ、ワーク４の下端を回転自在に保持する下部チャック
８と、真空チャンバー１内の上部に設けられ、ワーク１
の上部を回転自在に保持する上部チャック９と、真空チ
ャンバー１の頂部に設けられ、上部チャック８を介して
ワーク４を回転するモータ１０から構成される。
１の下端の開口部を覆う昇降手段６の蓋体７上に設けら
れ、ワーク４の下端を回転自在に保持する下部チャック
８と、真空チャンバー１内の上部に設けられ、ワーク１
の上部を回転自在に保持する上部チャック９と、真空チ
ャンバー１の頂部に設けられ、上部チャック８を介して
ワーク４を回転するモータ１０から構成される。
【００１３】ワーク４は、タービン翼車２がインコネル
などの耐熱材料で形成され、ロータ軸３がクロム鋼など
で形成される。両者の接続は、タービン翼車２の基部に
凹溝１１を形成し、ロータ軸３に凸部１２を形成して、
その凹溝１１に凸部１２を嵌合して接続し、接合時ワー
ク４は上記下部チャック８に保持する。
などの耐熱材料で形成され、ロータ軸３がクロム鋼など
で形成される。両者の接続は、タービン翼車２の基部に
凹溝１１を形成し、ロータ軸３に凸部１２を形成して、
その凹溝１１に凸部１２を嵌合して接続し、接合時ワー
ク４は上記下部チャック８に保持する。
【００１４】真空チャンバー１には、ワーク回転手段５
で保持されたワーク４の接合部１３の位置に合せて電子
ビームＥＢを照射する電子銃１４が設けられる。この電
子銃１４は、詳細は図示していないが、溶接時にビーム
電流を自在に調節できると共に内部に偏向磁石を有し、
接合部１３の位置から所定の幅で電子ビームＥＢを偏向
走査できるようになっている。またこの電子銃１４の出
射口には真空チャンバー１が大気開放される際に、電子
銃１４内の真空度を保持するためのシャッタ（図示せ
ず）が設けられている。真空チャンバー１には、排気管
１５が接続される。
で保持されたワーク４の接合部１３の位置に合せて電子
ビームＥＢを照射する電子銃１４が設けられる。この電
子銃１４は、詳細は図示していないが、溶接時にビーム
電流を自在に調節できると共に内部に偏向磁石を有し、
接合部１３の位置から所定の幅で電子ビームＥＢを偏向
走査できるようになっている。またこの電子銃１４の出
射口には真空チャンバー１が大気開放される際に、電子
銃１４内の真空度を保持するためのシャッタ（図示せ
ず）が設けられている。真空チャンバー１には、排気管
１５が接続される。
【００１５】次に図２〜図４により接合方法を説明す
る。
る。
【００１６】先ず、図１に示すようにワーク４が真空チ
ャンバー１内に保持され、真空チャンバー１内が真空に
された後、回転手段５でワーク４が回転される。
ャンバー１内に保持され、真空チャンバー１内が真空に
された後、回転手段５でワーク４が回転される。
【００１７】この状態で、電子銃１４から電子ビームＥ
Ｂが接合部１３に照射されて溶接が行われる。この場
合、図３に示すように接合部１３を溶接した後、その接
合部１３の位置からロータ軸３側に所定の幅ｘで電子ビ
ームＥＢを偏向走査して焼戻しを行う。
Ｂが接合部１３に照射されて溶接が行われる。この場
合、図３に示すように接合部１３を溶接した後、その接
合部１３の位置からロータ軸３側に所定の幅ｘで電子ビ
ームＥＢを偏向走査して焼戻しを行う。
【００１８】通常、接合部１３を電子ビーム溶接のまま
にするとその溶接部１６の硬度が高く、同時にその溶接
部１６近傍のロータ軸３側の熱影響部１７に焼きが入っ
て硬度が高くなってしまうが、電子ビームを走査して熱
影響部１７を電子ビーム照射することで、溶接作業と連
続して熱影響部１７の焼戻し作業を行うことができる。
この電子ビームの走査と電子ビーム電流値及びワークの
周速を適宜設定することで焼戻し温度を自在に調整でき
る。
にするとその溶接部１６の硬度が高く、同時にその溶接
部１６近傍のロータ軸３側の熱影響部１７に焼きが入っ
て硬度が高くなってしまうが、電子ビームを走査して熱
影響部１７を電子ビーム照射することで、溶接作業と連
続して熱影響部１７の焼戻し作業を行うことができる。
この電子ビームの走査と電子ビーム電流値及びワークの
周速を適宜設定することで焼戻し温度を自在に調整でき
る。
【００１９】次に図２により電子ビームの照射時間とビ
ーム電流値の詳細を説明する。
ーム電流値の詳細を説明する。
【００２０】先ず、Ｓ1 時間（２．４秒）、４ｍＡの電
流の電子ビーム（電圧６０ｋＶ）を接合部１３に照射し
て仮溶接を行った後、Ｓ2 時間（２．４秒）、１３．５
ｍＡの電流の電子ビームを照射して本溶接を行って接合
部１３を溶接する。この際、ワーク４は、その接合部１
３の周速が１０００ｍｍ／ｍｉｎ程度になるように回転
する。
流の電子ビーム（電圧６０ｋＶ）を接合部１３に照射し
て仮溶接を行った後、Ｓ2 時間（２．４秒）、１３．５
ｍＡの電流の電子ビームを照射して本溶接を行って接合
部１３を溶接する。この際、ワーク４は、その接合部１
３の周速が１０００ｍｍ／ｍｉｎ程度になるように回転
する。
【００２１】次に電子ビームの出射をＳ3 時間（４秒）
停止して冷却した後、電子ビームＥＢをｘの幅で走査
し、かつ周速を１．６倍程度速くし、Ｓ4 時間（１０
秒）、７ｍＡの電流の電子ビームを照射して１次焼戻し
を行う、この１次焼戻しを終えた後Ｓ5 時間（５秒）冷
却し、更にＳ6 時間（５秒）、２ｍＡの電流の電子ビー
ムを照射して２次焼戻しを行って接合作業を完了する。
停止して冷却した後、電子ビームＥＢをｘの幅で走査
し、かつ周速を１．６倍程度速くし、Ｓ4 時間（１０
秒）、７ｍＡの電流の電子ビームを照射して１次焼戻し
を行う、この１次焼戻しを終えた後Ｓ5 時間（５秒）冷
却し、更にＳ6 時間（５秒）、２ｍＡの電流の電子ビー
ムを照射して２次焼戻しを行って接合作業を完了する。
【００２２】この焼戻しは、１回でも良いが、２回行う
ことで、例えば１回目はワーク４の熱影響部１７の軸に
近い方の焼戻しを２回目は表面部の焼戻しを主に行うこ
とが可能となり、径方向の焼戻しが良好になる。
ことで、例えば１回目はワーク４の熱影響部１７の軸に
近い方の焼戻しを２回目は表面部の焼戻しを主に行うこ
とが可能となり、径方向の焼戻しが良好になる。
【００２３】図４は接合部の硬度変化を示したもので、
図においてＡは溶接部１６とロータ軸３の境界位置を示
し、Ｂはその境界Ａからロータ軸３側に離れた方向を示
す。
図においてＡは溶接部１６とロータ軸３の境界位置を示
し、Ｂはその境界Ａからロータ軸３側に離れた方向を示
す。
【００２４】図４において、溶接直後は、実線ａで示す
ように溶接部１６の位置Ａで、ビッカース硬度が６００
〜６５０Ｈｖと高く、Ｂ方向に行くに従って熱的影響を
受けない前の材料硬度まで低くなる分布となるが、焼戻
しを行うことで点線ｂで示すように、位置Ａで２００Ｈ
ｖ程度硬度を低下できると共にＢ方向に行くに従って材
料硬度と同じ硬度とすることが可能となる。
ように溶接部１６の位置Ａで、ビッカース硬度が６００
〜６５０Ｈｖと高く、Ｂ方向に行くに従って熱的影響を
受けない前の材料硬度まで低くなる分布となるが、焼戻
しを行うことで点線ｂで示すように、位置Ａで２００Ｈ
ｖ程度硬度を低下できると共にＢ方向に行くに従って材
料硬度と同じ硬度とすることが可能となる。
【００２５】図５，図６は、電子ビーム溶接直後と焼戻
しをした後の接合部の金属組織を示す顕微鏡写真の模式
図である。
しをした後の接合部の金属組織を示す顕微鏡写真の模式
図である。
【００２６】図５に示すように電子ビーム溶接直後は、
溶接部の周囲の熱影響部は、軸側の生地と際立った境界
を示しているが、図６に示すように焼戻しを行うことに
よって熱影響部が軸側の生地との際立った境界がなくな
り金属の組織変化が滑らかになっていることが判る。
溶接部の周囲の熱影響部は、軸側の生地と際立った境界
を示しているが、図６に示すように焼戻しを行うことに
よって熱影響部が軸側の生地との際立った境界がなくな
り金属の組織変化が滑らかになっていることが判る。
【００２７】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、接合部を
電子ビーム溶接するにあたり、接合部に電子ビームを照
射して溶接した後、熱影響で硬くなった接合部の軸側近
傍に電子ビームを走査して照射することで焼戻しするこ
とが可能となり、これにより作業工数を大巾に削減し、
しかも連続的に溶接処理することが可能となる。
電子ビーム溶接するにあたり、接合部に電子ビームを照
射して溶接した後、熱影響で硬くなった接合部の軸側近
傍に電子ビームを走査して照射することで焼戻しするこ
とが可能となり、これにより作業工数を大巾に削減し、
しかも連続的に溶接処理することが可能となる。
【図１】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明において、接合処理時の電子ビーム電流
値を示す図である。
値を示す図である。
【図３】本発明における接合状態の要部拡大図を示す図
である。
である。
【図４】本発明において接合処理の際の硬度分布を示す
図である。
図である。
【図５】本発明において、電子ビーム溶接直後の接合部
の金属組織を示す顕微鏡写真の模式図である。
の金属組織を示す顕微鏡写真の模式図である。
【図６】本発明において、電子ビーム溶接後、焼戻しし
た接合部の金属組織を示す顕微鏡写真の模式図である。
た接合部の金属組織を示す顕微鏡写真の模式図である。
２ タービン翼車 ３ ロータ軸 １３ 接合部 ＥＢ 電子ビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２１Ｄ 1/38 Ａ 9/28 Ａ Ｆ０１Ｄ 5/02 (72)発明者 清水 正三 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 柳生 正人 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内
Claims (1)
- 【請求項１】 耐熱金属で形成されたタービン翼車とロ
ータ軸とを接続する方法において、タービン翼車とロー
タ軸とを接合しながら回転させ、その接合部に電子ビー
ムを照射して溶接した後、電子ビームを、接合部よりロ
ータ軸側に所定の幅走査しながら照射して接合部近傍の
ロータ軸を焼戻すことを特徴とするタービンロータ軸の
電子ビーム接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08039394A JP3293712B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | タービンロータ軸の電子ビーム接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08039394A JP3293712B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | タービンロータ軸の電子ビーム接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07286528A true JPH07286528A (ja) | 1995-10-31 |
| JP3293712B2 JP3293712B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=13717052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08039394A Expired - Fee Related JP3293712B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | タービンロータ軸の電子ビーム接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3293712B2 (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006087074A1 (de) * | 2005-02-18 | 2006-08-24 | Daimlerchrysler Ag | Verbindungeiner welle mit einem turbinenrad eines abgasturboladers |
| JP2009068380A (ja) * | 2007-09-11 | 2009-04-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービンロータ及びロータの製造方法 |
| JP2010068935A (ja) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Terumo Corp | ステントの製造方法 |
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| JP2012061496A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Ihi Corp | 異種金属溶接方法及び異種金属接合体 |
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| KR20230021481A (ko) * | 2021-08-05 | 2023-02-14 | 주식회사 삼정터빈 | 터빈 휠과 로터 샤프트의 전자빔 용접시스템 및 방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011196256A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Ihi Corp | ロータ及び過給機 |
-
1994
- 1994-04-19 JP JP08039394A patent/JP3293712B2/ja not_active Expired - Fee Related
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